[发明专利]剩余电流动作保护器磁芯磁性能测试系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于磁芯磁性能测试技术领域，特别是涉及一种剩余电流动作保护器磁芯磁性能测试系统及其方法。

背景技术

剩余电流动作保护器是利用零序电流互感器原理制成的电路保护装置，在电路发生直接或间接漏电的情况下(例如名义微分电流I_ΔN≤30mA时)具有较高的安全保护作用。电工电子技术的迅速发展，对剩余电流动作保护器的性能要求不断提高：不仅在纯交流的漏电流下能够正常工作，在零或接近零的脉动直流漏电流下也能正常工作。因此，在多种输入电流波形下，保护器的磁芯具有灵敏的输出感应电压值是衡量剩余电流动作保护器性能的关键。同时，开发相应的磁芯磁性能测试系统也是必不可少的环节。

根据磁芯性能的要求，需要快速并准确测量出50Hz标准正弦波、正向半波、逆向半波、正向全波、逆向全波等输入电流波形下磁芯的感应电压平均值。目前国内在该测试领域尚缺乏一个明确的标准，而且现有的磁芯漏电流测试仪逐渐难以满足生产中快速、准确的磁芯测试要求。

鉴于上述情况，需要有针对性地开发能够快速、准确测量在不同频率、多种电流输入波形下磁芯的输出感应电压的测试系统。

基本测试原理见图2。

电流源发出一定数值的电流波形输入到被测磁芯初级，由信号测量电压表测量被测磁芯的在该信号的感应电压值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种剩余电流动作保护器磁芯磁性能测试系统及其方法，利用高速数据测试、采集技术，结合计算机自动控制和数值分析，准确测试磁芯在标准正弦波、正向半波、逆向半波、正向全波、逆向全波等多种输入电流波形下的输出感应电压。

本发明的系统包括计算机及相应的测试程序、数模(DA)转换及模拟信号采集设备(数模(DA)转换与信号采集功能根据不同厂家的产品可以为各自独立的设备也可以为将数模(DA)转换及信号采集功能集成在一起的单一设备)、具有功率放大功能的线性放大器(如BB公司的opa541)、低通滤波装置。

系统的主要组件连接及位置关系见图3。

计算机通过PCI或USB接口连接数模(DA)转换设备，数模(DA)转换装置连接线性功率放大器，线性功率放大器连接低通滤波装置，初级信号经由计算机程序生成，通过数模(DA)转换设备变成模拟信号，经过线性功率放大器和低通滤波装置被加载到被测磁芯；信号采集设备通过PCI或USB接口连接到计算机，低通滤波装置被连接到信号采集设备的信号输入端，被测磁芯在初级信号激励下产生的感应电压信号经由低通滤波装置被信号采集设备采集进入到计算机。

主要组成部分说明：

数模(DA)转换设备：主要用于将计算机发出的数字波形信号转换为模拟波形信号，精度为12位或以上。

线性功率放大器：主要用于将低功率的电压信号转换为电流范围为0-2000mA的电流信号，参数要求为频率带宽大于等于10KHz，失真度小于0.5％。

低通滤波装置：主要用于去除初级测试和次级测试电路中的高频干扰信号，可采用RC低通滤波装置

信号采集设备：主要用于采集被测磁芯在初级电流信号作用下的感应电压信号，该设备要求为精度为12位或以上。

存储程序的计算机主要执行以下步骤：

生成人机交流界面，供测试人员输入相关测试参数；

按照测试人员的指令产生相应的数字电压波形；

接收数据采集卡传回的磁芯感应电压波形数据，进行相应计算；

将上述数据保存在数据库，输出测试结果，并可提供数据查询；

对批量测试数据进行统计分析，提供质量分析报表。

测试系统主要工作过程

根据测量需求由计算机程序生成期望的被测波形，经由数模转换设备将计算机生成的数字波形生成实际的模拟波形，模拟波形经过线性功率放大器变换成电流范围为0-2000mA的电流信号，经由低通滤波装置去掉部分高频干扰信号输出给被测铁芯初级线圈，被测铁芯在初级电流波形作用下产生感应电压波形，感应电压波形经过低通滤波装置被信号采集设备采集输入到计算机，计算机程序根据采集信号的波形计算出测量电压值，并将测量结果存储到数据库。

磁芯测试系统综述

剩余电流动作保护器磁芯磁性能测试系统可以产生50Hz标准正弦波、正向半波、逆向半波、正向全波、逆向全波、相位触发波形(0～2π内可调)、三角波、脉冲方波中的至少一种输入电流波形，电流波形振幅有效值在0～2000mA范围内连续可调，调制误差为0.2mA，测量误差为100μV，单只磁芯测试用时小于2s。